CN102621380B - 集中式智能电表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集中式智能电表，它包括多个电能采样模块，每个电能采样模块与计量模块连接，计量模块与信号选择模块连接，信号选择模块与控制处理单元连接，控制处理单元与显示模块连接；电能采样模块对用户电量进行采集，并将采集的信号传递给计量模块，计量模块将电能采集模块采集的信号转变成频率信号，该频率信号经信号选择模块后传递给控制处理单元，控制处理单元将信号处理后，将信号传递给显示模块进行显示。本发明实现多个用户的用电数据集中到同一个显示屏进行轮询显示，不仅降低了电表安装对位置的要求，且提高了抄表人员的抄表效率，降低了管理维护成本。

Description

集中式智能电表

技术领域

本发明涉及一种电表，尤其涉及一种集中式智能电表。

背景技术

原有的机械电表由于灵敏度较低、功耗高、容量小，已经不能满足现在居民的用电需求。现有的数显式电表绝缘性好、灵敏度高、计量准确，已被广泛应用。不过数显式电表基本都是一表一显示屏，电表安装需要考虑抄表的便利性，对于更多用户的居民楼，电表无法安装在统一位置，给抄表工作带来很多麻烦，不仅工作量大而且效率低。这是因为传统人工抄表是由电力管理部门分派工作人员每月固定时间上门抄表，工作人员把抄到的电表数据汇总，再计算用户应缴纳的电费。

目前自动化抄表采用远程的有线和无线通信技术。有线通信技术，系统稳定性好，数据传送可靠性高，但需铺设专门的通信线路，距离越远成本越高，而且增加布线的难度，还容易受到人为的破坏。而无线通信技术一般采用电台或者RF无线模块。如采用电台通信，则在监测中心需要建立相应的电台，专用电源和铁塔天线，这种通信方式维护困难，成本高。采用RF无线模块，受到无线管理的限制，在一定的频段范围内使用，而且不能把发射的功率做得太大，通信距离有限，且传输不稳定。

因此，我们迫切需要一种新电表，以解决用户密集场合的电表安装问题、提高抄表效率，降低管理维护成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集中式智能电表，该智能电表不仅解决了用户密集场合的电表安装问题，而且使抄表变得容易、快捷。

本发明所采用的技术方案是：一种集中式智能电表，它包括多个电能采样模块，每个电能采样模块与计量模块连接，计量模块与信号选择模块连接，信号选择模块与控制处理单元连接，控制处理单元与显示模块连接；电能采样模块对用户电量进行采集，并将采集的信号传递给计量模块，计量模块将电能采集模块采集的信号转变成频率信号，该频率信号经信号选择模块后传递给控制处理单元，控制处理单元将信号处理后，将信号传递给显示模块进行显示。

按上述方案，所述的控制处理单元与通讯模块连接，所述的通讯模块将控制处理单元传来的信号传递给上位机。

按上述方案，所述的控制处理单元与存储模块连接，所述的存储模块将控制处理单元传来的信号进行存储。

按上述方案，所述的控制处理单元与输入模块连接，所述的输入模块将命令输给控制处理单元，控制控制处理单元工作。

按上述方案，所述的电能采样模块包括电流采样电路和电压采样电路。

按上述方案，所述的计量模块包括差分电路、第一A/D转换、第二A/D转换，相位校正、第一滤波、第二滤波、乘法器、数字/频率转换，电能采集模块的电流信号依次经差分电路、第一A/D转换、相位校正、第一滤波、乘法器、第二滤波、数字/频率转换处理后转换成频率信号；电能采集模块的电压信号依次经差分电路、第二A/D转换、乘法器、第二滤波、数字/频率转换处理后转换成频率信号。

按上述方案，所述的显示模块包括驱动电路，显示屏及编译器，编译器对控制处理单元的信息进行编译后，再经驱动电路将信息显示在显示屏上。

所述的电能采样模块对每个用户的电能进行采集；所述的计量模块将电能采样模块采集的信息进行处理，并将计量结果转变为数字信号；所述的信号选择模块接收计量模块传来的数字信号；所述的控制处理单元接收信号选择模块传来的信号，并计算出用户的电量信息；所述的显示模块将控制处理单元传来的信号周期性在进行信息显示；所述的通讯模块将控制处理单元传来的信号传递给上位机；所述的存储模块将控制处理单元传来的信号进行存储；所述的输入模块将上位机命令输给控制处理单元，使控制处理单元进行相应的工作。

本发明通过控制处理单元的信号来控制电表数值的显示。显示电量度数时，通过控制处理单元的信息编译，会对用户信息进行一并显示，使信息查看的更直观。

当有多个用户的用电信息，多个用电信息由控制处理单元进行片选控制，控制其中一条数据通路，其它通路则处于断开状态，保证控制处理单元此刻只处理一路相关数据，即一户用户的电量数据，实现了每户单独计量，互不影响。

本发明不仅降低了电表安装对位置的要求，且提高了抄表人员的抄表效率，降低了管理维护成本。

附图说明

图1是本发明一个实施例的示意图。

图2为电能采样模块的电流采样电路。

图3为电能采样模块的电压采样电路。

图4为计量模块的差分电路。

图5为计量模块的结构示意图。

图6是显示模块的结构示意图。

图7是控制处理单元的程序主流程。

图8是显示模块的子流程。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例。

参见图1，一种集中式智能电表，它包括多个电能采样模块，每个电能采样模块与计量模块连接，计量模块与信号选择模块连接，信号选择模块与控制处理单元连接，控制处理单元与显示模块连接；所述的控制处理单元还分别与通讯模块、存储模块、输入模块连接；电能采样模块对用户电量进行采集，并将采集的信号传递给计量模块，计量模块将电能采集模块采集的信号转变成频率信号，该频率信号经信号选择模块后传递给控制处理单元，控制处理单元将信号处理后，将信号传递给显示模块进行显示；所述的通讯模块将控制处理单元传来的信号传递给上位机；所述的控制处理单元与存储模块连接，所述的存储模块将控制处理单元传来的信号进行存储；所述的输入模块将命令输给控制处理单元，控制控制处理单元进行相应的工作。

所述的电能采样模块对每个用户的电能进行采集；所述的计量模块将电能采样模块采集的信息进行处理，并将计量结果转变为数字信号；所述的信号选择模块接收计量模块传来的数字信号；所述的控制处理单元接收信号选择模块传来的数字信号，并计算出用户的电量信息；所述的显示模块将控制处理单元传来的信号周期性在进行信息显示；所述的通讯模块将控制处理单元传来的信号传递给上位机；所述的存储模块将控制处理单元传来的信号进行存储；所述的输入模块将命令输给控制处理单元，使控制处理单元进行相应的工作，如使控制处理单元控制信号选择模块，使控制处理单元控制显示模块的显示信息。

本发明的使用过程为：当用户用电时，电能采样模块的CT(电流传感器)和PT(电压传感器)产生感应电压小信号，小信号由放大等处理后，经计量模块进行处理，并将计量结果转变为数字信号；多路用户提供多路信号，表示不同的用电量，多路信号通过与单片机(控制处理单元)的选择电路实现同一时间对不同用户信号的处理，得到所有用户电量的相应值，并且累加在存储芯片，存储芯片可经受多大上万亿次的读写次数；在得到每路用户的电量信息后，单片机(控制处理单元)控制显示模块的驱动电路，周期性在显示模块进行信息显示；显示模块信息主要包含用户信息，即选路情况的显示(哪一路线路)，和该用户的电量信息，周期性进行显示，显示周期为T1，单位为秒；另外该发明提供输入模块，为方便抄表人员使用，每按一次按钮，及时切换一次用户电量信息显示，显示时间为较长的T2，第一次按显示用户1，直到所有用户信息完成，然后循环；当有通信要求时，单片机(控制处理单元)将数据经由通讯模块，上传至上位机。

通讯模块负责上位机与集中式智能电表的通信，当上位机下达指令时，通信模块编译，并经过一系列处理，将信号传送出去。通讯模块可以使用常见的RS232等通信方式，通信原理是将单片机输出的TTL电平转换成上位机能接收的232电平或将上位机输出的232电平转换成单片机能接收的TTL电平。

本发明采用了一个计量显示单元记录并显示多个用户的电能，利用计算机技术或单片机技术，实现显示单元的重复利用，提供了更紧凑的多用户电表安装空间技术，减少了人工抄表时需要查看多块电表的麻烦，这种新型电表对于降低人力与管理成本是显而易见的。

本发明所述的电能采样模块包括电流采样电路和电压采样电路，图2为电能采样模块的电流采样电路，图3为电能采样模块的电压采样电路。

图5为计量模块的结构示意图，所述的计量模块包括差分电路、第一A/D转换、第二A/D转换，相位校正、第一滤波、第二滤波、乘法器、数字/频率转换，电能采集模块的电流信号依次经差分电路、第一A/D转换、相位校正、第一滤波、乘法器、第二滤波、数字/频率转换处理后转换成频率信号；电能采集模块的电压信号依次经差分电路、第二A/D转换、乘法器、第二滤波、数字/频率转换处理后转换成频率信号。所述的计量模块主要实现电压、电流放大及A/D转换，计量模块对每个用户的用电情况进行计算，同时将计量结果转换为相应的脉冲信号输出到控制处理单元处理。由于有多个用户的用电信息，多个用电信息由控制处理单元进行片选控制，控制其中一条数据通路，其它通路则处于断开状态，保持控制处理单元时刻只处理一路相关数据，即一户用户的电量数据，实现了每户单独计量，互不影响。图4为计量模块的差分电路。

图6为显示模块的结构示意图。显示模块包括驱动电路，显示屏及编译器，编译器对控制处理单元的信息进行编译后，再经驱动电路将信息显示在显示屏上。显示电量度数时，显示模块对控制处理单元的信息进行编译，对用户信息进行一并显示，使信息查看得更直观。驱动电路采用专用集成电路(ASIC)直接驱动，由于这种专用集成电路是集行控制、列控制和外围驱动于一体，使系统的稳定性更为可靠。

图7为控制处理单元的程序主流程，该主程序的作用是系统的初始化、中断管理以及各功能模块的调用等，子程序主要有电量采集计算子模块，信息显示子程序，通信子程序。

图8为显示模块子流程，这部分就是静态显示的过程。

本发明能对多个用户的数据信息进行轮询显示。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改，等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种集中式智能电表，其特征在于：它包括多个电能采样模块，每个电能采样模块与计量模块连接，计量模块与信号选择模块连接，信号选择模块与控制处理单元连接，控制处理单元与显示模块连接；电能采样模块对用户电量进行采集，并将采集的信号传递给计量模块，计量模块将电能采集模块采集的信号转变成频率信号，该频率信号经信号选择模块后传递给控制处理单元，控制处理单元将信号处理后，将信号传递给显示模块进行显示；所述的控制处理单元控制显示模块的驱动电路，周期性在显示模块进行信息显示；所述的控制处理单元与输入模块连接，所述的输入模块将命令输给控制处理单元，控制控制处理单元工作；所述的电能采样模块包括电流采样电路和电压采样电路；电流采样电路采用电流传感器进行电流信号采集，所述电压采样电路采用电压传感器进行电压信号采集；所述的控制处理单元与通讯模块连接，所述的通讯模块将控制处理单元传来的信号传递给上位机；所述的控制处理单元与存储模块连接，所述的存储模块将控制处理单元传来的信号进行存储；所述的计量模块包括差分电路、第一A/D转换、第二A/D转换、相位校正、第一滤波、第二滤波、乘法器、数字/频率转换，电能采集模块的电流信号依次经差分电路、第一A/D转换、相位校正、第一滤波、乘法器、第二滤波、数字/频率转换处理后转换成频率信号；电能采集模块的电压信号依次经差分电路、第二A/D转换、乘法器、第二滤波、数字/频率转换处理后转换成频率信号；所述的显示模块包括驱动电路、显示屏及编译器，编译器对控制处理单元的信息进行编译后，再经驱动电路将信息显示在显示屏上。